一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺及设备制造技术

本发明专利技术涉及一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺及设备，属于化学工业二甲醚生产技术领域。技术方案是：设备包含反应器、反应水分离精馏塔（3）、反应器前换热器（4）和反应器下段前换热器（5）；在反应器上段、下段催化剂床层之间或多段反应器之间设置反应器下段前换热器和反应水分离精馏塔，充分利用反应产物的热量将其中的反应水分离出去，并补充新鲜甲醇后再进入下段催化剂床层继续进行甲醇催化脱水反应。本发明专利技术解决甲醇转化率低的问题，进而降低二甲醚生产过程的能耗。本发明专利技术可以在0.6-1.6MPa压力下甲醇气相催化脱水生产二甲醚精馏装置上使用，特别适用于甲醇气相脱水生产醇醚燃料及高纯含量的二甲醚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺及设备，属于化学工业二甲醚生产

技术介绍
目前，
技术介绍
的甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺为甲醇气体经加热后进入反应器，从反应器出来的反应产物为混合物，含有反应生成物二甲醚、水以及未反应的甲醇等，反应后的混合物经回收热量后送入二甲醚精馏塔进行精馏分离，精馏塔釜液中含有反应水和未反应的甲醇再返回系统将甲醇回收，精馏塔顶为成品二甲醚；如中国专利号200410022020. 5和200810054951. I所述，有的采用多段反应器或在反应器催化剂内设置换热管将反应热导出，如中国专利号200820063170. 4和200620097885. 2所述。 甲醇脱水生成二甲醚的化学反应其特点是，每生成I个分子的二甲醚就会生成I个分子的水，水是反应产物，水分进入反应器催化剂床层使得反应速度降低，同时也降低了甲醇脱水反应的平衡转化率；进入反应器甲醇气体中的甲醇含量很难达到100%，一般含有一定的水分，因此反应生成物中的水分摩尔百分含量要大于二甲醚的摩尔百分含量；催化剂上部或上段发生甲醇脱水反应生成的反应水以气体的形式存在，占据了大量的空间，水汽的分压大于二甲醚的分压，使得未反应的甲醇气体的分压大幅度降低，反应气进入催化剂下部或下段后使得甲醇脱水反应无法深度进行，反应器下部或后段催化剂的作用得不到有效发挥，同时因水的分子量小，水分在反应气中占的摩尔百分比很高，需要占据较大的空间，反应产物中的二甲醚含量较低、水分及甲醇含量较高，进行精馏分离以及精馏釜液进行甲醇回收需要的能耗也较高。
技术介绍
甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺及设备主要存在的以下几个方面的问题一是受化学平衡的影响，只能获得较低的甲醇转化率，一般为70-80% ;二是反应器上部或上段进行甲醇脱水反应生成的反应产物中水分含量高，一般摩尔百分比为40-45%，脱水反应无法深度进行，使反应器下部或后段催化剂的作用得不到有效发挥，造成催化剂的大量浪费；三是因反应水在反应器中为气态，占据的空间较大，反应器设备及输送管路庞大；四是反应产物中较低的二甲醚含量以及较高的水分含量使得精馏分离及精馏釜液回收的能耗增加；五是生产过程中反应水的冷凝热浪费严重，没有得到较好的回收利用。反应器下部或下段，以下统称为反应器下段或下段；反应器上部或上段，以下统称为反应器上段或上段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺及设备，将反应器上段催化剂床层甲醇气相脱水反应产物中的反应水分离，并引入新鲜甲醇，再进入下段催化剂床层，使进入下段催化剂床层的气体中的水汽含量降低、甲醇含量提高，在下段催化剂床层继续进行脱水反应，进而提高甲醇转化率，解决
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案为 一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺，包含反应器、反应水分离精馏塔、反应器前换热器和反应器下段前换热器；气体甲醇经反应器前换热器温度提升进入反应器上段催化剂床层进行催化脱水反应，反应产物经反应器下段前换热器换热后进入反应水分离精馏塔将其中的水精馏分离，同时向反应水分离精馏塔补充新鲜甲醇；甲醇气化后随分离水后的反应产物进入反应器下段催化剂床层继续进行催化脱水反应，分离出的水从反应水分离精馏塔底部排出，进行回收处理；反应器下段催化剂床层出口的反应产物，经反应器的反应器前换热器降温后送入后工序。本专利技术的特别之处是在反应器上段、下段催化剂床层之间或多段反应器之间设置反应器下段前换热器和反应水分离精馏塔，充分利用反应产物的热量将其中的反应水分离出去，并补充新鲜甲醇后再进入下段催化剂床层继续进行甲醇催化脱水反应。本专利技术的反应水分离精馏塔理论上属于反应器的一部分，利用精馏的原理将反应器上段催化剂床层甲醇催化脱水产物中的水与甲醇、二甲醚分离，二甲醚、甲醇为气态由塔顶部排出经换热提温后进入下段催化剂床层继续进行甲醇催化脱水反应；新鲜甲醇从反应 水分离精馏塔上部或顶部加入，相当于精馏的回流，以保证塔顶采出的二甲醚、甲醇混合气体中较低的水汽含量，进而保证甲醇在反应器下段催化剂床层进行的脱水反应具有较高的转化率，同时将反应器上段反应产物的显热及反应产物中反应水的冷凝热用于反应水分离精馏塔的热源，来实现反应水的分离及甲醇的汽化。在反应水分离精馏塔设置再沸器，热源为外来补充热源，蒸汽和导热油均可，以便于生产调节和控制塔釜温度；反应器上段催化剂床层甲醇催化脱水反应产物从塔的中部或中下部进料，为气相或气液混合进料。所述反应器可以设置两段或多段，反应水分离精馏塔可以设置一台或多台与反应器配套。反应水分离精馏塔塔顶气体为二甲醚、甲醇、水混合气体，水分的摩尔百分比(20%,以彡5%为最佳；塔釜为液体水和少量甲醇，甲醇的摩尔百分比彡20%,以彡5%为最佳。本专利技术的原理是根据化学反应平衡的原理，在一定条件下达到化学平衡状态时，体系中各反应物和生成物的物质的量不再发生变化；反应生成物为两种，当一种反应生成物的量减少时，化学反应将向正方向移动，反应物的转化率将提高；甲醇气相催化脱水生产二甲醚的反应，反应速度很快，在很短的时间内即达到化学平衡，达到化学平衡时，反应物甲醇、生成物二甲醚和水的量将维持一定的平衡浓度，当反应生成物中的水减少、反应物甲醇增加时，将打破化学反应平衡，使甲醇脱氢反应继续进行。一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的设备，包含反应器、反应水分离精馏塔、反应器前换热器和反应器下段前换热器；反应器前换热器的出口连接反应器的顶部，反应器与反应器下段前换热器连接，反应器下段前换热器连接反应水分离精馏塔，反应水分离精馏塔设有新鲜甲醇入口 ；所述的反应器包含反应器上段和反应器下段；气体甲醇经反应器前换热器温度提升进入反应器上段催化剂床层进行催化脱水反应，反应产物经反应器下段前换热器换热后进入反应水分离精馏塔将其中的水精馏分离，同时向反应水分离精馏塔补充新鲜甲醇；甲醇气化后随分离水后的反应产物进入反应器下段催化剂床层继续进行催化脱水反应，分离出的水从反应水分离精馏塔底部排出，进行回收处理；反应器下段催化剂床层出口的反应产物，经反应器前换热器降温后送入后工序。在反应器上段和下段之间设置反应水分离精馏塔和反应器下段前换热器。在反应水分离精馏塔下部设置再沸器，热源为外来补充热源，蒸汽和导热油均可，以便于生产调节和控制塔釜温度；反应器上段催化剂床层甲醇催化脱水反应产物从塔的中部或中下部进料，为气相或气液混合进料。所述反应器为两段或多段结构，反应水分离精馏塔设置一台或多台与反应器配套。本专利技术的积极效果是针对现有甲醇气相脱水生产二甲醚工艺及设备存在的问题；在反应器上、下部催化剂床层之间或多段反应器之间设置反应水分离精馏塔，将反应产物中的水全部或部分分离，利用反应产物的显热及反应水的冷凝热汽化甲醇、分离反应水， 补充新鲜甲醇后的混合气体再进入下部或下段催化剂床层继续进行甲醇催化脱水反应，解决甲醇转化率低的问题，进而降低二甲醚生产过程的能耗。本专利技术甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺及设备，与
技术介绍
所述相比，甲醇转化率由70-80%提高到85-95%，二甲醚精馏塔釜液甲醇含量由35-45%提高到45%_65% ;利用反应器上部或上段反应气显热及反应水冷凝热汽化甲醇的量占甲醇原料总量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醇气相催化脱水生产二甲醚的工艺，其特征在于：设备包含反应器、反应水分离精馏塔、反应器前换热器和反应器下段前换热器；气体甲醇经反应器前换热器温度提升进入反应器上段催化剂床层进行催化脱水反应，反应产物经反应器下段前换热器换热后进入反应水分离精馏塔将其中的水精馏分离，同时向反应水分离精馏塔补充新鲜甲醇；甲醇气化后随分离水后的反应产物进入反应器下段催化剂床层继续进行催化脱水反应，分离出的水从反应水分离精馏塔底部排出，进行回收处理；反应器下段催化剂床层出口的反应产物，经反应器的反应器前换热器降温后送入后工序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：景玉国，张维，肖跃进，卢文军，贾志学，宋红英，张鹏飞，
申请(专利权)人：文安县天澜新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：